Chance Vought Aircraft F6U-1 Pirate

Pirate je svoje mjesto u zrakoplovnoj povijesti osigurao, ako ni zbog čega drugog onda zbog činjenice da je postao prvi serijski avion opremljen sustavom za naknadno izgaranje

U dosadašnjim prikazima početka razvoja mlaznog zrakoplovstva tijekom četrdesetih godina prošlog stoljeća uočljivo je da se uspješni proizvođači lovačkih aviona s klipnim motorima, koji su bili osnova lovačkog dijela zrakoplovstva njihovih država, nisu uspjeli uspješno prilagoditi prelasku na novu vrstu pogona. Tako je Jakovljev promašio sa svojim projektom Jak-15 (vidi Hrvatski vojnik 46-47), a ništa uspješniji nije bio ni Supermarine sa svojim Attackerom (vidi Hrvatski vojnik 49). Jedina iznimka bio je Messerschmitt sa svojim revolucionarnim Me 262, čiju će naprednu tehnologiju zapadni i sovjetski projektanti uspjeti potpuno shvatiti tek pet godina nakon njegovog prvog leta.

Još jedna tvrtka koja je krenula putem Jakovljeva i Supermarine bila je američka Chance Vought. Chance Vought se proslavio svojim mornaričkim lovcem F4U Corsair koji je bio najbolji lovački avion namijenjen djelovanju s nosača zrakoplova u II. svjetskom ratu. Nemali broj stručnjaka smatra da je Corsair bio najbolji klipni lovac II. svjetskog rata, bolji i od svog konkurenta P-51 Mustanga tvrtke North American. Corsair je odigrao neprocjenjivu ulogu u borbama na Tihom oceanu od veljače 1943. do kapitulacije Japana. Kako bi se donekle zadovoljile goleme potrebe za tim višenamjenskim borbenim avionom tijekom rata proizvodnja je organizirana i u pogonima kompanija Brewster i Goodyer. U više inačica proizvedeno je ukupno 11 000 Corsaira (8663 tijekom II. svjetskog rata), a u serijskoj je proizvodnji ostao sve do prosinca 1952. Iako je u osnovi bio namijenjen djelovanju s nosača zrakoplova na pacifičkim prostranstvima, Corsair se rabio i na europskim ratištima jer ih je 2012 isporučeno ratnom zrakoplovstvu Velike Britanije.

U takvim uvjetima Chance Vought je sve svoje resurse usmjerio na razvoj novih inačica Corsaira i malo je pozornosti obraćao na razvoju nove vrste pogona i mogućem razvoju aviona pogodnih za njegovu uporabu. Unatoč tome izvrsni odnosi tvrtke i američke ratne mornarice rezultirali su ugovorom o razvoju naprednog lovačkog aviona s turbomlaznim motorom koji je potpisan 29. prosinca 1944. U isto vrijeme slične su ugovore potpisale i tvrtke Bell, McDonnell, Republic i North American, a oni su trebali dovesti do brzog razvoja lovačkih aviona s turbomlaznim pogonom koji će moći konkurirati naprednim njemačkim borbenim avionima. Ugovor potpisan između američke ratne mornarice i tvrtke Chance Vought predviđao je projektiranje najnaprednijeg lovačkog aviona namijenjenog djelovanju s nosača zrakoplova. Po ugledu na njemačke avione s kraja II. svjetskog rata i taj je lovac, označen kao XF6U-1, te nazvan Pirate, trebao dobiti motor s aksijalnim kompresorima. U tom trenutku jedini uporabljivi američki turbomlazni motor s aksijanim kompresorima bio je J34-WE-22 tvrtke Westinghouse Electric, koji je imao vrlo mali potisak. Mali potisak značio je da projektanti moraju napraviti najlakši mogući avion. I tu je bio početak svih problema s Pirateom, koji će na kraju kulminirati potpunom propašću projekta. Sve to i ne bi bilo tako tragično da je Pirate ostao samo razvojni projekt i na stupnju prototipa, ali kako je na kraju tvrtka uspjela iznuditi pokretanje serijske proizvodnje, sve se pretvorilo u najveći poslijeratni promašaj američke zrakoplovne industrije. Kako se Pirate pokazao opasnim za letenje, na kraju su izgrađena samo 33 serijska primjerka koja se nikada nisu operativno rabila.

XF6U-1

Ugovorom s američkom ratnom mornaricom Chance Vought se obvezao napraviti tri eksperimentalna aviona. Dva su trebala poslužiti za letna ispitivanja, a treći za ispitivanja konstrukcije na zemlji. Za svoj prvi lovački avion na turbomlazni pogon Vought se odlučio za jednostavnu konstrukciju s pilotom i naoružanjem u samom nosu aviona, sa skladno oblikovanim vitkim trupom i nisko postavljenim krilima. Usisnici za zrak smješteni su u korijenje krila, a motor je smješten odmah iza krila. Kako se očekivalo da će novi pogon potjerati avion mnogo brže od 800 km/h projektanti su se odlučili za krilo konfiguracije NACA 65-212 za koje je bio tipičan mali otpor zraka i mogućnost postizanja većih brzina. Odabran je stajni trap tipa tricikl, koji je imao vrlo kratke noge, čime je Pirate postao prvi Voughtov avion s tim tipom podvozja. S obzirom na to da je Pirate trebao djelovati s nosača zrakoplova, to je bilo neobično rješenje, ali zbog ostalih nedostataka, ovaj nikada zapravo neće doći do izražaja. Nosna noga uvlačila se ispod pilotske kabine, dok su se glavne noge stajnog trapa uvlačile u krila.

Najveća specifičnost Piratea je način na koji su izgrađeni njegov trup i krila. Umjesto da uporabe aluminij kao osnovni materijal, projektanti su se odlučili za drvo. Od drveta su napravili kostur i oplatu trupa, krila i repnih površina. Kako se očekivalo da će Pirate letjeti brzinama većim od 900 km/h, drvo se moralo zaštititi od prevelikog zagrijavanja uslijed trenja sa zrakom. Zbog toga je drvena oplata obložena aluminijem, tvoreći tako svojevrstan laminat koji su nazvali Metalite. Vought je tvrdio da je na taj način dobio čvrstu i laganu konstrukciju koja se osobito odlikovala glatkoćom površina, a ona je, pak, smanjivala trenje i zagrijavanje trupa i krila. Voughtovi projektanti tvrdili su da je način izrade aviona Metaliteom uspješno testiran na eksperimentalnom lovcu AF5U-1. Istina je da je na taj način dobivena relativno lagana konstrukcija, ali je istina i to da je za njezinu izradu trebalo mnogo više sati rada nego da se cijela izrađivala samo od aluminija. Istina se skrivala u činjenici da u to vrijeme Vought nije imao niti dovoljno pogona niti dovoljno stručnog osoblja za izradu aviona isključivo od aluminija, tim prije jer je Corsair i dalje proizvodio u vrlo velikim serijama, te su njegovi projektanti pokušavali naći način da se iskoristi i manje stručna radna snaga. Kasnija ispitivanja prototipova u letu pokazala su da takva drveno-metalna konstrukcija doduše ima dovoljnu čvrstoću, ali da nije isplativa za proizvodnju.

Drvena konstrukcija imala je još jednu veliku manu – slabu otpornost na veliku vrućinu koju stvara turbomlazni motor, osobito njegov stražnji dio gdje je komora za sagorjevanje i ispušna turbina, te ispuh. Projektanti Piratea taj su problem nakanili riješiti tako da su vrući dio motora obložiti limom, te oštro “odsjekli” stražnji dio trupa kako bi što manje dolazio u doticaj s vrućim ispušnim plinovima. Na taj je način stražnji dio Piratea imao pomalo helikopterski oblik. Ispitivanja u zračnom tunelu za male brzine pokazala su da će Pirate imati dobre letne odlike, te da neobičan stražnji dio trupa neće ozbiljnije utjecati na stabilnost aviona. Ispitivanja u zračnom tunelu za velike brzine nisu shvaćena ozbiljno, iako su pokazala da će krila pri velikim brzinama uzrokovati probleme stabiliteta. Kako su američki projektanti zrakoplova u to vrijeme tek s nevjericom gledali njemački Messerschmitt Me 262 i njegova strelasta krila, rezultati ispitivanja u zračnom tunelu jednostavno su zanemareni. Neiskustvo s uporabom turbomlaznih motora očitovalo se i postavljanjem četiri topa kalibra 20 mm u sam nos aviona, ispod pilotske kabine. Na taj se način dobivala najveća gustoća i preciznost paljbe, koja je kod lovaca s klipnim motorima (zbog elisa) bila teško ostvariva. Tijekom ispitivanja topova na zemlji javile su se bojazni da bi ispušni plinovi koji se javljaju tijekom ispaljivanja mogli ući u usisnike zraka i uzrokovati gašenje motora. Kako nikada nisu obavljena testiranja tijekom leta, to je pitanje ostalo otvoreno. Vjerojatno bi pri pucanju iz topova u letu dio ispušnih plinova došao do usisnika, ali kako su usta cijevi topova bila udaljena otprilike 5 metara od usisnika, gustoća plinova vjerojatno ne bi bila dovoljna da uzrokuje zastoj motora. U svakom slučaju, taj bi problem bio mnogo manji nego kod MiG-a 9 (vidi Hrvatski vojni broj 42-43). Uostalom, taj se problem mogao riješiti posebnim usmjerivačem ispušnih plinova topova, koji bi tijekom pucanja usmjeravao ispušne plinove ispod aviona. Kako je Pirate trebao biti vrhunski lovac dobio je i za današnje standarde vrlo dobro oblikovan pokrov pilotske kabine koji je omogućavao nesmetani pogled u svim smjerovima, osobito prema dolje. Mali nos omogućavao je i dobru vidljivost prema naprijed, koja je bila osobito važna pilotima pri slijetanju na kratku sletnu stazu nosača zrakoplova. Očigledno je da projektanti Piratea nisu htjeli ponoviti pogrešku sa Corsairom kojem je zbog slabe vidljivosti iz pilotske kabine u početku bilo onemogućeno djelovanje s nosača.

Ispitivanja u letu

Osim što su ispitivanja u zračnom tunelu za velike brzine pokazala da bi Pirate mogao imati problema u letu, projektanti su bili osobito zabrinuti zbog slabog motora J34-WE-22, koji je imao statički potisak od samo 12,44 kN (2800 lb). Iako se očekivalo da uzletna masa Piratea tijekom ispitivanja uglavnom neće biti veća od 4500 kg, ipak su procjene govorile da će tako slabi motor zahtijevati dugačku uzletnu stazu. Da bi se osigurala dovoljna sigurnost pri testiranju, najviše dovoljno dugačka uzletna staza, odlučeno je da se početna letna ispitivanja oba prototipa obave na suhom jezeru Muroc u Kaliforniji (kasnije Edwards Air Force Base). Kako je američko ratno zrakoplovstvo na tom mjestu tijekom II. svjetskog rata ispitivalo svoje bombardere na raspolaganju su bili veliki i suvremeni hangari s uredima, te vojarne pogodne za smještaj ljudi. Tako će to mjesto uskoro postati najvažniji zrakoplovni ispitni poligon američkog ratnog zrakoplovstva i ratne mornarice. Da bi svoja dva XF6U-1 prototipa dopremili do Muroca, osoblje Voughta prvo ih je rastavilo i ukrcalo na kamione u tvornici u Connecticutu, te ih cestom prebacilo do Kalifornije. Nakon dolaska u Muroc avioni su, naravno, ponovno sastavljeni.

Prvi let prvog prototipa (33532) obavljen je 2. listopada 1946. i već se tijekom tog leta dogodila prva nezgoda. Naime, novi je motor ima krivo spojen sustav za napajanje gorivom i mazivom. Tako je tijekom kratkog leta motor “potrošio” svih 22,71 litru maziva, te se zamrznuo za manje od jednog sata rada. Na sreću, veliko slano jezero pružalo je dovoljno prostora za prisilno slijetanje bez motora. Kako u tom trenutku Westinghouse nije imao pričuvni motor, moralo se čekati čak 45 dana do dolaska novog motora i nastavka letnih ispitivanja. Iako su motori nakon te nezgode stalno pomno provjeravani, zbog njihovog čestog kvarenja morali su se stalno mijenjati, što je dodatno produžavalo vrijeme testiranja.
Uz sve tehničke poteškoće dogodila se i jedna prirodna – ubrzo nakon trećeg leta suho jezero Muroc pogodila je obilna kiša koja ga je ponovno pretvorila u jezero. Zbog toga su sva ispitivanja obustavljena na mnogo tjedana, osim onih koja su se mogla obaviti na betonskoj pisti dugačkoj jednu milju.

Poteškoće sa stabilitetom u letu javile su se tijekom desetog leta kada su pilotima dopustili iskušavanje odlika Piratea pri većim brzinama. Pilot je nakon slijetanja izvijestio da je tijekom leta osjetio nepravilnosti pri radu vertikalnog stabilizatora koji više nije slušao. Ustanovljeno je da se problemi javljaju kad avion dostigne brzine između 0,76 i 0,8 Macha. Ispitivanja su pokazala da je problem u utjecaju horizontalnih stabilizatora koji su postavljeni na otprilike 1/3 vertikalnog stabilizatora, problem s kojim se do tada Voghtovi projektanti nisu susreli. Pokušali su ga razriještiti dodavanjem malih vertikalnih stabilizatora na horizontalne stabilizatore. Takvo je rješenje dodatno opteretilo repni dio aviona i smanjilo mu upravljivost.

Uskoro se pojavio još veći problem koji se ogledao u nedovoljnoj stabilnosti leta po pravcu ili preciznije rečeno, tendenciji aviona da se nekontrolirano zanosi. Takva vrsta nestabilnosti pogubna je za lovački avion naoružan isključivo topovima jer onemogućava precizno gađanje. Uz to, ni pilotima nije bilo ugodno letjeti u avionu koji je nastojao krenuti svojim smjerom. Kako su svi pokazatelji i proračuni projektanata pokazivali da je stabilnost Piratea zadovoljavajuća (rezultati ispitivanja u zračnom tunelu opet su zanemareni), zaključilo se da je problem ili u nedovoljno preciznom sustavu upravljanja ili u nenaviknutosti probnih pilota na tako visoke brzine pri kojima i najmanji pomak upravljačke palice izaziva zaokret. Da stabilnost Piratea doista nije dobra priznalo se tek početkom 1947. kada je poletio i drugi prototip i kada je sve veći broj pilota imao mogućnost da leti na novom avionu. Zanimljivo je da je drugi prototip preletio iz Straforda (savezna država Connecticut) na jezero Muroc. Za to su mu trebala četiri leta.
Iako se izvor problema nestabilnosti po pravcu nalazio u neodgovarajućim krilima, rješenje je potraženo u postavljanju velikog hrptenog dodatka. To je tek djelomično riješilo problem, ali je tada Pirate postao pretrom za lovca. Nakon otprilike godinu dana ispitivanja na suhom jezeru Muroc, oba su prototipa preletjela u mornaričko zrakoplovno ispitno središte Patuxent River u Marylandu, kako bi dodatna testiranja obavili mornarički testni piloti. S preslabim motorom letne odlike XF6U-1 pokazale su se očajne, osobito tijekom toplih dana. Američka ratna mornarica vrlo je brzo zaključila da Pirate nikada neće dostići očekivane perfomanse, te su se okrenuli projektima koji su imali strelasta krila i jače motore sa sustavom za naknadno izgaranje. Kako bi donekle spasili situaciju, tvrtka Vought je nabrzinu, u suradnji s Westinghousom, u Pirate ugradila motor sa sustavom za naknadno izgaranje te dodala još neke novitete koji su avion trebali učiniti prihvatljivijim. Tako je nastao predserijski prototip F6U-1.

F6U-1

Kako bi Pirateu omogućili djelovanje s nosača zrakoplova, Vought je u F6U-1 ugradio motor J34-WE-30A statičkog potiska 14,2 kN (3200 lb). Nakon ugradnje u avion potisak je pao na 12,5 kN. Zbog toga je dodan uređaj za naknadno sagorijevanje Solar Model A-103B, koji je statički potisak povećao na solidnih 18,9 kN (4225 lb). Tako je Pirate postao prvi serijski proizvedeni avion u svijetu opremljen tim uređajem. U praksi je to značilo da je pilot imao na raspolaganju oko 17 kN potiska. Novi motor mnogo veće dužine značio je da se treba napraviti i novi repni dio aviona s dužim ispuhom. Zbog toga je ispuh produžen iza repa. Kako Metalite ne bi izdržalo povećano zagrijavanje cijeli je repni dio napravljen od aluminija, čime su projektanti pobili sve svoje dotadašnje tvrdnje o iskoristivosti kombinacije drveta i metala.
U nos su ugrađena četiri automatska topa M-3 (T-31) kalibra 20 mm. Projektanti su iskoristili veliki prazni prostor ispod i iza pilotske kabine kao bi u njega smjestili četiri kutije s po 150 granata. S tom bi kombinacijom topova i streljiva Pirate imao vrlo veliku vatrenu moć, samo da je ušao u operativnu uporabu. Kako bi se povećala sigurnost, pilot je dobio izbacivo sjedalo koje je bilo potpuna novost u američkom ratnom zrakoplovstvu i ratnoj mornarici. Opremili su ga i sustavom za identifikaciju (Identification friedn or Foe system – IFF) AN/APX-1. Takvi će sustavi vrlo brzo postati obvezatna oprema za sve borbene i vojne transportne avione. Zbog svih opisanih kašnjenja, F6U-1 postao je spreman za serijsku proizvodnju tek 1949., u vrijeme kada su već naveliko letjeli sovjetski MiG-15 i američki North American F-86 Sabre. Unatoč svim tim poboljšanjima američka ratna mornarica je zaključila da Pirate više nije pogodan za operativnu uporabu. Kako cijeli projekt ne bi potpuno propao, a s njim i tvrtka Chance Vought, mornarica je ipak naručila 27 serijskih primjeraka, koji su nakon isporuke svi dodijeljeni raznim ispitnim institutima i ustanovama. Prva tri serijska Piratea proizvedena su u pogonu u Stratfordu (savezna država Connecticut), ali su prije završnog sastavljanja prebačeni kamionima u nove pogone u Dallasu (savezna država Texas). Nakon pređenih 2700 kilometara ponovno su sastavljeni. U istoj tvornici proizvedena su i preostala 24 primjerka.

Opis aviona

Neki američki izvori opisuju Piratea kao ružan i neuspješan avion. Iako bi se s drugom tvrdnjom vjerojatno složio svaki poznavatelj zrakoplovstva, s tvrdnjom da je riječ o ružnom avionu ipak se teško složiti. Koncepcijski gledano Pirate je zapravo bio vrlo napredan avion za vrijeme u kojem je nastao, a to je kraj 1944. i 1945. godina. Kako u to vrijeme američki zrakoplovni stručnjaci nisu još ništa znali o naprednoj njemačkoj aerodinamici, ponajprije o strelastim krilima, i Pirate je dobio potpuno neprikladna ravna krila. Iako su upravo neodgovarajuća krila zapečatila sudbinu cijelog projekta, ona se ne mogu ubrojiti u pogrešku projektanata. Prava pogreška je potpuno nepotrebno petljanje s Metaliteom. Avion je bio dugačak 11,3 metra i imao je raspon krila 10,15 metara. Površina krila bila je 18,9 m2. Masa praznog aviona bila je samo 3320 kg, a opterećen sa streljivom i gorivom težio je 5851 kg. S motorom J34-WE-30A i uređajem za naknadno izgaranje maksimalna mu je brzina bila izvrsnih 959 km/h. Operativni plafon leta bio je 14 100 metara. S dva odbaciva dopunska spremnika na vrhovima krila mogao je preletjeti 1880 kilometara. Kako je Pirate pri brzinama većim od 0,8 Macha bio teško upravljiv, ugradili su mu hidraulički upravljive zračne kočnice koje su se najčešće rabile prilikom poniranja. Kako niti jedan Pirate nije ušao u operativnu uporabu, ne postoji podatak kolika mu je bila nosivost bombi i raketa. Snažno topničko naoružanje i relativno snažan motor mogli su od Piratea napraviti dobar jurišni avion, samo da je serijska proizvodnja počela barem četiri godine ranije.

Zaključak

Iako Piratea smatraju najvećim promašajem američke zrakoplovne industrije nakon II. svjetskog rata i takav je uvelike pridonio razvoju zrakoplovne tehnologije. Zahvaljujući ponajviše njemu, dokazana je sva učinkovitost sustava za naknadno izgaranje koji su danas sastavni dio svih motora suvremenih lovaca i velikog broja jurišnika. Uostalom, njegova je vrijednost da su na njemu projektanti tvrtke Chance Vought stekli potrebno iskustvo u projektiranju aviona s turbomlaznim motorima. Rezultat tog iskustva vidio se već na mornaričkom lovcu F7U Cutlass, te osobito na lovcu F-8 Crusader i jurišniku A-7 Corsair II.

Domagoj MIČIĆ